金刚石基逻辑电路：尺寸更小、更耐高温

硅，是一种较为常见且广泛使用的半导体材料。但是，对于高功率、高温度、高频率的电子器件来说，硅材料受其自身特性的制约，成为了一个较差的选择。为了解决上述问题，科学家们正在研究采用新型金刚石半导体电路而让电力转换系统更高效。

日本国立材料科学研究所的科研团队采用氢化金刚石(H-diamond)成功制造出一种电力转换系统的关键电路。他们更进一步地演示了，这种电路可在达300摄氏度的高温下运行。这些电路可用于金刚石基的电子器件，比硅基电子器件更小、更轻、更高效。最近，研究人员将他们的研究成果发表于美国物理联合会(AIP)出版的《应用物理快报(Applied Physics Letters)》杂志。

这项研究中，研究人员在高温条件下，测试了氢化金刚石“或非”(NOR)逻辑电路的稳定性。这种电路应用于计算机中时，只有当两个输入都是零的时候才会有输出。该电路由两个金属氧化物半导体场效应管(MOSFETs)组成。MOSFET在许多电子器件以及数字集成电路中都有使用，例如微处理器。2013年，Liu 及其同事最先报告了这种增强型氢化金刚石 MOSFET。

当研究人员将电路加热至300摄氏度，它可以正确工作，但400摄氏度时就失效了。他们怀疑，更高的温度引起MOSFET崩溃。然而，更高的温度也并不是“高不可攀”，另外一个科研小组就报告了相似的氢化金刚石MOSFET可以在400摄氏度高温下成功运行。相比而言，硅基电子器件的最高操作温度是150摄氏度。

日本国立材料科学研究所的研究员、论文合著者之一的Jiangwei Liu 表示：“对于高功率发电机来说，金刚石更适合制造小尺寸、低功耗的电力转换系统。”日本国立材料科学研究所的主任、论文合著者之一 Yasuo Koide 表示：“金刚石是下一代电子器件的候选材料之一，特别是对于节能来说。当然，开发英寸级的单晶金刚石晶圆和金刚石基的其他集成电路，对于实现产业化而言非常有必要。”

未来，研究人员计划通过改变氧化物绝缘体以及制造工艺，提高电路在高温条件下的稳定性。他们希望制造出可以在500摄氏度和2千伏条件下运行的氢化金刚石MOSFET逻辑电路。 (百度新闻)